Більш як століття тому було виявлено, що за допомогою нешкідливого удару електричним струмом можна утримувати домашніх тварин в загороді. Фермери та скотарі знайшли цьому відкриттю гарне застосування. Завдяки високовольтного проводу, прокладеному вздовж периметра загороди, стало можливим, не вдаючись до дорогої міцної огорожі, обмежити свободу пересування тварин.

На жаль, дуже часто в місцях розташування тваринницьких ферм відсутнє централізоване постачання електроенергією, необхідної для живлення електричної огорожі. Останнім час для вирішення цієї проблеми вдаються до використання акумуляторів. Але акумуляторні батареї потребують періодаческом обслуговуванні і підзарядці, що робить все пристрій досить громіздким.

Втім не варто хвилюватися. На допомогу прийшла сонячна енергія. Після установки невеликий фотоелектричної батареї відпадає необхідність в зміні чи заряджанні акумуляторних батарей. Для електричної огорожі потрібно всього лише малопотужний джерело живлення, що робить використання подібної огорожі більш практичним. Зарядний пристрій функціонує на основі автомобільної котушки запалювання.

Котушка працює в основному на тому ж принципі, що і в системі запалювання автомобіля. Коли контакти переривника (в нашому випадку контакти реле замикаються, через первинну обмотку котушки запалювання починає текти струм, що викликає збільшення магнітного поля в сердечнику котушки.

При розмиканні контактів струм припиняється і магнітне поле починає спадати. Змінюється магнітне поле викликає появу напруги у вторинній обмотці котушки. Оскільки відношення числа витків вторинної обмотки до числа витків первинної об * мотки дуже велике, индуцируемое напруга також дуже велике, точніше 25 кВ. Такого потенціалу цілком достатньо, щоб відлякати будь-яких, навіть агресивних тварин.

Реле включається транзистором Q1 на короткий період часу (близько 15 мс). Протягом цього короткого інтервалу через котушку протікає струм, що створює магнітне поле в осерді. Тривалість включеного стану реле задається ждущим мультивібратором, зібраним на логічних елементах КМОН-структури, постійна часу замкнутого стану визначається величинами С2 і R3. Запуск здійснюється автоколивальних мультивібратором, зібраним на двох, що залишилися елементах ІС1А і / С1В КМОП-структури. По суті справи цей генератор визначає кількість імпульсів в хвилину подібно переривач автомобіля. Період проходження імпульсів регулюється резистором ѴR1 в межах 80-64 імп / хв.

Останній мультивібратор також визначає тривалість робочого циклу зарядного пристрою. При самій високій частоті (64 імп / хв) робочий цикл займає 1,6% усього періоду роботи пристрої, при низькій частоті (30 імп / хв) – 0,75%. Завдяки подібній комбінації короткого робочого циклу і використанню елементів КМОП-структури пристрій електричної огорожі споживає дуже мало електроенергії.

Схема електричної огорожі для простоти виконана із застосуванням друкованого монтажу. Хоча схема в загальному не володіє якими особливостями при монтажі, слід виявляти певну обережність, працюючи з КМОП-елементами.

КМОП-елементи дуже чутливі до впливу статичної електрики і вимагають обережного поводження. Найкраще спочатку закріпити на платі всі елементи, а потім вже акуратно вставити інтегральну мікросхему і припаяти її паяльником з заземленим жалом. Мікросхема, навіть після установки на плату, вельми чутлива до електричних наведень і перешкод. Таким чином, котушку запалювання необхідно розмістити якомога далі від плати. Високовольтний провід ні в якому разі не повинен проходити поблизу плати!

Вибираючи котушку запалювання для схеми, пам’ятайте, що підійде лише звичайна автомобільна котушка. Сучасні котушки для електронних транзисторних схем запалювання в згаданих умовах будуть сильно іскрити в нашій схемі. Можна взяти будь-яку котушку від старої моделі автомобіля, однак необхідно знати деякі відмінності між різними типами котушок.

Деякі котушки (наприклад, від автомобіля Фольксваген) при включенні дають потужний імпульс струму. Подібні імпульси знижують термін служби контактів реле. Підібрати силу струму через контакти, відповідає паспортної величиною, можна за допомогою резистора R4, що обмежує струм через первинну обмотку котушки запалювання.

Для продовження терміну служби реле слід використовувати конденсатор, яким комплектується котушка запалювання. Якщо він у вас є, поставте його в схему замість конденсатора СЗ. Цей конденсатор зменшує іскріння між контактами реле в момент розриву електричного ланцюга.

Рис. 1

Придушення високовольтного імпульсу, що виникає в первинній обмотці, продовжує термін служби контактів. Крім того, конденсатор і котушка утворюють щось подібне коливального контуру, затухаючі коливання якого викликають збільшення високої напруги на вторинній обмотці котушки.

Можна пошукати високоякісні котушки, розвиваючі на вторинній обмотці більшу напругу в порівнянні зі стандартною котушкою. Тим не менше з досвіду випливає, що можна досягти хороших результатів, застосувавши звичайну котушку.

Тепер ми наблизилися до тієї частини конструкції, яка стосується сонячної батареї. Як ви бачили, були зроблені певні зусилля, щоб звести до мінімуму споживану схемою енергію. Це знижує вимоги до необхідної потужності сонячної батареї.

Первинним джерелом енергії в пристрої живлення, що підключається до дротової огорожі, є герметична свінцовокіслотная акумуляторна батарея, звана гельним елементом. За характеристиками вона ідентична звичайній свинцево-кислотної батареї з рідким електролітом, використовуваної в автомобілях. На відміну від звичайних свинцево-кислотних елементів гельние елементи не потребують догляду і можуть встановлюватися в будь-якому положенні.

Батарея типу Powersonic PS-1260 або подібна їй має невеликі габарити (І5Х6Х 10 см3) і поміщається в одному корпусі з електронною схемою. Для підзарядки акумуляторів необхідна сонячна батарея, яка повинна розвивати напругу 12 В при струмі 250 мА. У продажу є кілька типів батарей, що задовольняють цим умовам. При самостійному виготовленні сонячної батареї можна використовувати розколоті на чотири частини елементи діаметром 7,5 см.

Рис. 2

Рис. 3

У гл. 1 описано, як розділити сонячний елемент на 4 частини. Щоб отримати напругу, достатню для заряду акумуляторної батареї, потрібно з’єднати послідовно 35 таких «четвертушек».

Сонячна батарея такого розміру буде генерувати близько 3,6 Вт Це відповідає в середньому 22 Вт в день або 1,6 А-ч. У нормальних умовах гельний елемент ємністю 6 А-ч здатний забезпечити енергією схему без підзарядки від сонячної батареї протягом близько 10 днів залежно від частоти генерації високовольтних імпульсів, температури батареї і т. д.

Для захисту акумулятора від перезаряду необхідний регулятор заряду. Для цієї мети цілком підійде регулятор, описаний в гл. 6. Використовуйте малопотужний транзисторний варіант. Установка високовольтного пристрої для огорожі вельми проста. По всьому периметру огорожі натягніть дріт, на яку потім буде подано високу напругу. Ця дріт, звичайно, повинна бути ізольована від землі. Для цієї мети підходять керамічні ізолятори, які є у продажу в більшості господарських магазинів. Замість них можна використовувати горлечка від скляних пляшок.

Рис. 4

Висота підвіски дроту залежить від виду тварин, що утримуються в загоні. Для корів і коней, як показує досвід, необхідно встановити дріт на рівні грудей. Частота імпульсів також визначається видом тварин. У багатьох випадках для тварин, поміщених в новий загін, потрібно використовувати високу частоту. Після періоду «звикання» тварин до неволі частоту можна знизити.

Дріт приєднується до високовольтного висновку котушки запалювання. Надійним заземленням служать металевий штир, уткнутий у вологий грунт, або водопровідні труби, прокладені в землі. Категорично забороняється для цієї мети використовувати газові труби.

Тепер підключіть аккумулятри, встановіть частоту імпульсів, направте сонячну батарею на південь – і вийшла електрична огорожа!

   Список деталей

   Резистори

R1-47 кОм

R2-22 кОм

R3-1 МОм

R4-5 Ом, 1 Вт

ѴR1-50 кОм, змінний опір

   Конденсатори

С1-4, 7 мкф, 35 В

С2-0, 02 мкФ

СЗ-220 мкФ, 16 В

С4-220 мкф, 16 В

С5-0, 001 мкФ

   Напівпровідники

   D1 — 1N4002

IC1-CD4001, логічний елемент І-НЕ

СД1 – світлодіод

   Q1—2N2222

   Інші деталі

RL1 – реле

35 сонячних елементів, 250 мА

Котушка запалювання (див. текст)

Гельний елемент, 12В, 6А-ч (Ро-wersonic PS-1260)

Література: Байєрс Т. 20 конструкцій з сонячними елементами: Пер. з англ. – М.: Мир, 1988 рік.